JP7287893B2 - 補強シート、補強部材、補強キット、補強シートの製造方法および補強部材の製造方法 - Google Patents
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Description
1.補強シート
本発明の補強シートの第1実施形態である補強シート1を、図1および図2を参照して説明する。
試験条件:掴み具間距離50mm、引張速度1mm/min、室温23℃
次に、本発明の補強シートの製造方法の第1実施形態としての補強シート1の製造方法について説明する。
図3Aおよび図3Bに示すように、補強シート1は、金属板6に接着して金属板6を補強する。
次に、図5Aおよび図5Bを参照して、本発明の補強シートの第2実施形態としての補強シート7を説明する。なお、上記した第1実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、図6を参照して、本発明のキットの一実施形態としての補強キット8について説明する。なお、補強キット8の説明において、上記した補強シート1の第1実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
以下の各変形例において、上記した第1実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
1.表層の準備
同一の繊維方向に延び、互いに略平行となるように繊維方向と直交する方向に並ぶ複数のカーボン繊維(CFUD、繊維目付100g/m2)と、複数のカーボン繊維に含浸されるエポキシ樹脂(表層樹脂、含有割合33質量%)とを備える一方向繊維樹脂複合シート(東レ社製、厚み0.10mm)を、表1に示す個数準備した。なお、各一方向繊維樹脂複合シートの引張強度は、表層樹脂が硬化状態であるときに、2500MPaであった。
マトリックス樹脂と、エラストマーと、充填材と、潜在性硬化剤とを表1に示す処方にて、ミキシングロールによって混練して、樹脂組成物を調製した。混練時間は、5分であり、混練温度は、120℃であった。
次の各成分を配合し、ミキシングロールで混練することにより混練物(熱硬化性樹脂組成物)を調製した。なお、この混練においては、まず、エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、充填材、靭性付与剤を、120℃に加熱したミキシングロールで混練した後、この混練物を、60~100℃に冷却し、さらに、潜在性硬化剤を加えて、ミキシングロールで混練して、混練物を得た。
液状CTBN変性エポキシ樹脂(商品名:EPR1415-1、エポキシ当量400g/eq.、ADEKA社製) ・・・ 35質量部、
固形CTBN変性エポキシ樹脂(商品名:HypoxRK84L、エポキシ当量1200~1800g/eq.、CVC Specialty Chemicals社製)・・・ 15質量部、
尿素系化合物:3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア(商品名:DCMU、保土ヶ谷化学社製) ・・・ 2質量部、
ジシアンジアミド(商品名:DDA-50、CVC Specialty Chemicals社製)・・・ 5質量部、
疎水性シリカ:ジメチルシリコーンオイル表面処理シリカ(商品名:AEROJIL RY200、平均粒子径12μm、日本アエロジル社製)・・・ 2質量部、
ガラスパウダー:ガラス粉(商品名:PF70E-001、比重2.58、平均繊維長10.5μm、日東紡社製)・・・ 20質量部
次いで、得られた混練物を、剥離紙に挟んだ状態でプレス成形により、厚み0.1mmに圧延して熱硬化性樹脂層を形成した。
次いで、心材層の表面に表層を配置して、表層が心材層に向かうようにプレスした。これにより、表層を心材層に貼り付けた。
心材層の準備における樹脂組成物の混練時間を30分に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、補強シートを製造した。
心材層の準備における樹脂組成物の混練において、発泡剤をさらに添加したこと以外は、実施例1と同様にして、補強シートを製造した。
(心材層の硬化物の断面におけるボイドの面積比率の測定)
各実施例および各比較例の心材層を、180℃において30分間加熱して、完全に硬化させた。次いで、硬化後の心材層を包埋用樹脂(エポキシ樹脂)に包埋した。次いで、心材層の断面が露出するように、精密切断機により、包埋用樹脂に包埋された心材層を切断して、サンプルを調製した。
ボイドの面積比率の測定と同様にして、各実施例および各比較例の心材層の断面が露出するサンプルを調製し、上記の条件にて、露出する心材層の断面を研磨した。
各実施例および各比較例の補強シートを、幅25mm、長さ150mmの矩形状に切り出した。
試験条件: 3点曲げ方式、支点間距離=100mm、試験速度5mm/min、室温(23℃)および100℃。
×:室温(23℃)における最大曲げ試験力が400N未満。
△:室温(23℃)における最大曲げ試験力が400N以上500N未満。
○:室温(23℃)における最大曲げ試験力が500N以上600N未満。
◎:室温(23℃)における最大曲げ試験力が600N以上。
×:100℃における最大曲げ試験力が150N未満。
△:100℃における最大曲げ試験力が150N以上200N未満。
○:100℃における最大曲げ試験力が200N以上300N未満。
◎:100℃における最大曲げ試験力が300N以上。
JER 834:未変性エポキシ樹脂、未硬化状態、エポキシ当量230g/eq~270g/eq、三菱ケミカル社製、
EPR2000:CTBN変性エポキシ樹脂、未硬化状態、エポキシ当量215g/eq、ADEKA社製、
HypoxRA840:CTBN変性エポキシ樹脂、未硬化状態、エポキシ当量350g/eq、CVC SpecialtyChemicals社製、
HypoxRK84L:CTBN変性エポキシ樹脂、未硬化状態、エポキシ当量1200~1800g/eq、CVC SpecialtyChemicals社製、
ゼフィアックF351:コアシェル型ゴム粒子(コア部 NBR、シェル部 アクリル系ポリマー)、アイカ工業社製、
メタブレンC223A:コアシェル型ゴム粒子(コア部 MBS、シェル部 アクリル系ポリマー)、三菱ケミカル社製、
タフデン2003:ゴム、ムーニー粘度(ML1+4、at100℃)33、ベール状、旭化成社製、
Krynac 3345F:ゴム、ムーニー粘度(ML1+4、at100℃)45±5、ベール状、Lanxess社製、
CaCO3:重質炭酸カルシウム、真密度2.7g/cm3、丸尾カルシウム社製、
S-60HS:中空ガラス、平均粒子径30μm、真密度0.6g/cm3、3M社製、
DCMU-99:尿素系化合物、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、保土ヶ谷化学社製、
DDA-50:ジシアンジアミド、CVC Specialty Chemicals社製、
NT-N:永和化成工業社製。
2 心材層
3 表層
4 接着剤層
6 金属板
7 補強シート
8 補強キット
10 補強部材
11 補強部材
20 充填材
21 心材樹脂
22 マトリックス樹脂
23 ドメイン
24 ボイド
30 一方向繊維樹脂複合シート
Claims (13)
- 金属板に接着して前記金属板を補強するための補強シートであって、
樹脂を含有する心材層と、
前記心材層の厚み方向の一方側に配置される表層と、を備え、
前記樹脂は、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に分散する二相構造を形成するエラストマーとを含み、
前記マトリックス樹脂は、未変性エポキシ樹脂を含み、
前記エラストマーは、ゴム変性エポキシ樹脂を含み、
前記樹脂における前記エラストマーの含有割合は、40質量%以上であり、
前記表層は、複数の一方向繊維樹脂複合シートが積層されており、
前記心材層の固化物の断面におけるボイドの面積比率が、50%以下であることを特徴とする、補強シート。 - 前記心材層は、充填材をさらに含有し、
前記心材層における前記充填材の含有割合は、15質量%以上85質量%未満であることを特徴とする、請求項1に記載の補強シート。 - 前記心材層の固化物の断面における前記エラストマーからなるドメインの面積比率が、40%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の補強シート。
- 前記心材層の固化物の断面における前記エラストマーからなるドメインの面積比率が、30%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の補強シート。
- 前記心材層の固化物の断面積10624μm2あたりの前記ドメインの数が5以上であることを特徴とする、請求項3または4に記載の補強シート。
- 前記心材層の固化物の断面積26.56μm2あたりの前記ドメインの数が5以上であることを特徴とする、請求項3または4に記載の補強シート。
- 前記心材層の厚み方向の他方側に配置される接着剤層をさらに備えることを特徴とする、請求項1~6のいずれか一項に記載の補強シート。
- 前記複数の一方向繊維樹脂複合シートのそれぞれは、カーボン繊維またはガラス繊維と、熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の補強シート。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の補強シートと、
前記補強シートにより補強される金属板と、を備えることを特徴とする、補強部材。 - 金属板に接着して前記金属板を補強するための補強キットであって、
樹脂を含有する心材層と、
複数の一方向繊維樹脂複合シートが積層されている表層と、を備え、
前記樹脂は、マトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に分散する二相構造を形成するエラストマーとを含み、
前記マトリックス樹脂は、未変性エポキシ樹脂を含み、
前記エラストマーは、ゴム変性エポキシ樹脂を含み、
前記樹脂における前記エラストマーの含有割合は、40質量%以上であり、
前記心材層の固化物の断面におけるボイドの面積が、50%以下であることを特徴とする、補強キット。 - 金属板に接着して前記金属板を補強するための補強シートの製造方法であって、
未変性エポキシ樹脂を含むマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に分散する二相構造を形成し、ゴム変性エポキシ樹脂を含むエラストマーとを含む樹脂を含有し、前記樹脂における前記エラストマーの含有割合は、40質量%以上である心材層であって、前記心材層の固化物の断面におけるボイドの面積比率が50%以下である心材層を準備する工程と、
複数の一方向繊維樹脂複合シートが積層されている表層を準備する工程と、
前記表層を前記心材層の厚み方向の一方側に貼り付ける工程と、を含むことを特徴とする、補強シートの製造方法。 - 未変性エポキシ樹脂を含むマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に分散する二相構造を形成し、ゴム変性エポキシ樹脂を含むエラストマーとを含む樹脂を含有し、前記樹脂における前記エラストマーの含有割合は、40質量%以上である心材層であって、前記心材層の固化物の断面におけるボイドの面積比率が50%以下である心材層と、前記心材層の厚み方向の一方側に配置され、複数の一方向繊維樹脂複合シートが積層されている表層と、を備える補強シートを準備する工程と、
前記補強シートを金属板に貼り付けて、前記金属板を補強する工程と、を含むことを特徴とする、補強部材の製造方法。 - 未変性エポキシ樹脂を含むマトリックス樹脂と、前記マトリックス樹脂中に分散する二相構造を形成し、ゴム変性エポキシ樹脂を含むエラストマーとを含む樹脂を含有し、前記樹脂における前記エラストマーの含有割合は、40質量%以上である心材層であって、前記心材層の固化物の断面におけるボイドの面積比率が50%以下である心材層を、金属板に貼り付ける工程と、
前記心材層における前記金属板と反対側の面に、複数の一方向繊維樹脂複合シートが積層されている表層を貼り付けて、前記金属板を補強する工程と、を含むことを特徴とする、補強部材の製造方法。
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